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期刊信息/Journal information
高原气象
高原气象

吕世华

双月刊

1000-0534

gybjb@lzb.ac.cn gyqx@lzb.ac.cn

0931-4967002

730000

甘肃省兰州市东岗西路322号

高原气象/Journal Plateau MeteorologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是全国性大气科学学术期刊之一， 努力反映高原气象学及其相关学科领域具有创造性和高水平的新成果， 新观点、 新动向。推动高原气象学及相关学科的发展， 促进国内外学术交流， 传播高原气象学和全球气候变化相关的科学知识， 为国民经济发展和西部大开发战略服务。重点报导青藏高原以其强烈的隆升， 独特的自然环境、 丰富的自然资源和对周边地区气候与环境的深刻影响， 及邻近地区的天气气候及大气物理、 化学等的观测事实， 大气环流理论， 预报预测方法， 高原大地形的动力和热力影响等， 也报导相关学科的研究成果， 本刊设学术论文、 短论、 研究简报、 学术讨论、 经验交流和综合评述等栏目。
正式出版
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    利用大涡模拟分析地表加热和动力作用对边界层结构的影响

    张敏梁捷宁张志达张镭...
    1232-1241页
    查看更多>>摘要：大气边界层结构影响地气间物质能量交换、污染物扩散及人类健康.边界层结构受地表加热和动力作用影响显著,但实际观测中难以分离每种因素的影响,造成边界层结构和大气湍流参数化的困难.为此,利用中尺度天气模式WRF中的大涡模块WRF-LES,设置控制试验(Test1),地表热通量试验(Test2)、低层风切变试验(Test3)、地表粗糙度试验(Test4)及同时改变上述变量的试验(Test5),研究地表加热、低层风切变和地表粗糙度对平坦下垫面条件下的边界层结构的影响.模拟结果表明:(1)地表加热增强5倍使边界层升温,对流增强,夹卷层厚度增加120.8％,全边界层湍流动能增加45.7％,热力和动力边界层高度分别增大28.3％和29.9％.强烈的垂直混合作用有利于动量向下传递,使风速在边界层低层增大、中上层减小.(2)低层风切变增大0.5倍,使得热力和动力边界层高度分别增大11.9％和降低6％,夹卷层厚度增大31.2％,全边界层湍流动能增大25.7％.(3)粗糙度增加4倍,对湍流动能的影响主要集中在低层,动力边界层高度变化较小,但摩擦损耗作用使动力边界层内风速减小;同时,增加了边界层顶附近的夹卷作用,使边界层内位温升高.综合来看,地表加热和风切变对湍流动能和边界层结构的影响较为显著,而粗糙度的影响较小且主要集中在边界层低层.模拟结果能在一定程度上反映理想条件下边界层结构的变化特点,对气象因素影响污染扩散过程等问题有指示性意义.

    大涡模拟大气边界层结构地表热通量风切变粗糙度

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    不同定义的位涡对四川盆地一次极端暴雨的诊断

    郭云云康岚邓莲堂周懿...
    1242-1250页
    查看更多>>摘要：利用NCEP 1°×1°再分析资料、国家级地面自动站观测资料、探空资料和四川加密自动站逐时降水观测资料对2020年8月15-18日四川盆地西部一次极端暴雨的不同定义的位温和位涡进行诊断分析.结果表明:本次暴雨过程属于500 hPa"东高西低"型暴雨,中层低槽、低层切变线和低涡是此次暴雨有利的动力条件.暴雨区上空均存在明显的等θse和θ*线密集带,但θ较为平直,降水指示性较差.500 hPa和800 hPa附近PV异常区与降水区对应较好;对流层中低层湿位涡MPV1上正下负的叠置以及MPV1、MPV2负值的重合区是强降水发生的警戒区,强降水中心靠近低层MPV1正负值交界处,强降水时段中低层对流不稳定能量占主导作用;800～600 hPa广义湿位涡异常扰动区可作为此次暴雨警示区,它的诊断效果与相对湿度密切相关.单站不同定义的位涡时空演变和降水的时间演变均有较好的对应关系,且降水强度与扰动强度呈正相关.不同的是,PV、MPV和GMPV三者的提示高度分别在650～450 hPa、600～500 hPa和800 hPa左右;而不同定义的位温差异明显,其中低层广义位温θ*分布最能体现强降水高水汽的特点.

    位温位涡相对湿度极端暴雨

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    一次高原涡过境的不同云-降水垂直结构和特征研究

    左园园郑佳锋贺婧姝尹晓燕...
    1251-1265页
    查看更多>>摘要：利用第三次青藏高原大气科学试验的垂直探测Ka波段毫米波云雷达(Ka-MMCR)、K波段微降水雷达(K-MRR)和地面雨滴谱仪,结合天气雷达、ERA-Interim再分析资料和FY-2E卫星资料,对那曲2015年8月13-14日一次高原涡过境的不同云-降水垂直结构和特征进行了研究和对比.结果表明:随高原涡移动,那曲上空先后出现"深厚强对流云-降水(DSP)-深厚弱对流云-降水(DWP)-浅薄对流云-降水(SP)"三个阶段.DSP时间尺度最短、对流最旺盛、发展高度最高,内部的强上升气流使冰晶与过冷水冻撞形成粒径较大的霰粒子,随后又快速沉降并融化成大雨滴,回波垂直变化表现为随高度从上到下Ze逐渐增大和VT逐渐减小;DWP时间尺度最长、对流强度和发展高度次于DSP,内部主要是冰晶的淞附或聚并增长,随后融化成雨滴,从8 km到融化层Ze的垂直变化幅度较DSP更大,但VT减小的速率仅为-1 m·s-1,融化层前后Ze突增和VT的突降现象比强对流云更为显著;SP对流强度最弱、发展高度最低,由尺度非常小的积云紧密排列组成,垂直变化大体趋势与前者一致.三个阶段云-降水观测到的回波亮带明显程度为DWP>SP>DSP,雷达谱偏度也可作为判断亮带的重要指示.三个阶段云-降水雨滴谱的宽度和数浓度量级都表现为DSP>DWP>SP.

    青藏高原低涡云-降水垂直结构雨滴谱毫米波云雷达

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    春季地表云辐射效应与7月高原低涡之间的联系

    陈逸豪范广洲
    1266-1280页
    查看更多>>摘要：高原低涡是青藏高原夏季重要的降水系统,其移出高原还可在下游地区产生灾害性天气,探究前期因子对盛夏高原低涡的影响,可为高原低涡产生的灾害性天气预报提供参考依据.基于CERES辐射产品,ERA-Interim再分析资料及高原低涡数据集,采用相关分析、SVD分析、合成分析等方法,对2001-2017年春季地表净云辐射效应和7月高原低涡之间的联系进行了探讨.结果表明:当印度半岛春季云辐射加热作用偏强、中国东部及西太平洋地区云辐射冷却作用表现为北弱南强时,7月高原低涡(特别是暖性高原低涡)频数偏多、强度偏强,并且更容易移出高原.春季印度半岛云辐射加热通过增加地表温度,减小大气稳定度,从而增加印度半岛中低层气旋性环流,利于孟加拉湾的水汽向高原输送,为高原低涡提供水汽条件;同时加强高空辐散,进而造成南亚高压增强东伸,与低层系统配合,为低涡的生成及发展提供动力条件.中国东部及西太平洋地区云辐射冷却北弱南强地分布增加了向北和向南的温度梯度,增强了低层辐合、高层辐散的形势,从而有利于西太平洋副热带高压的增强西伸,从而使得洋面上的水汽更容易向内陆输送,为高原低涡的发生发展提供水汽条件.根据SVD分析结果定义了3个云辐射效应指数,它们对7月高原低涡的特征具有一定的指示意义.不同云辐射效应指数与环流场之间的相关关系验证了春季印度半岛(中国东部及西太平洋地区)地表净云辐射效应主要通过影响后期高原南侧的水汽输送和高层南亚高压(西太副高)的强度,进而影响有利于后期7月高原低涡生成和发展的条件.

    青藏高原高原低涡云辐射效应

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    基于GPS的河西走廊干旱区大气可降水量特征

    程鹏王研峰罗汉李宝梓...
    1281-1290页
    查看更多>>摘要：利用张掖国家气候观象台2016年10月至2019年5月地基GPS反演的大气可降水量资料及地面常规观测资料和探空资料,探讨了地基GPS反演的大气可降水量的实用性,研究了河西走廊干旱区大气可降水量时间变化特征及与降水、地面水汽压之间的关系.结果表明:(1)GPS/PWV与探空资料计算的PWV(precipitable water vapor)有较好的一致性,两者存在非常显著的正相关关系,GPS/PWV具有较高的精度和可用性.(2)大气可降水量呈"单峰型"月分布特征,8月最大,2月最小;降水量不仅受PWV影响,还与降水转化率相关,月降水量峰值较PWV峰值滞后,是因为7月降水转化率高于8月;PWV日变化幅度较小,峰值出现在01:00(世界时,下同),谷值出现在08:00,且与气温存在明显反相关.(3)降水大多发生在PWV高于基值(8.4 mm)时段,降水发生前7～11 h PWV出现积累和跃增,跃增值普遍在3.0 mm以上;降水多开始于PWV最大值前后,结束于PWV快速下降阶段,最大小时雨强通常在PWV最大值或之后1 h出现.(4)雨日PWV显著偏高于无雨日,但PWV对河西走廊干旱区的降雪天气指示意义并不明显.(5)大气可降水量与地面水汽压之间存在二次多项式关系.

    河西走廊干旱区大气可降水量地基GPS时间变化特征

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    近58年甘肃气候变化区域差异分析及环流影响

    菅煜婷张勃黄浩
    1291-1301页
    查看更多>>摘要：根据甘肃省1962-2019年降水量、平均气温、最高和最低气温的格点数据,通过最小二乘法、基于自适应噪声的完备经验模态分解法(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、交叉小波变换法、小波相干法以及Hurst指数法等方法,分析了近58年甘肃气候变化区域差异及环流影响,结果表明:(1)线性趋势分析显示近58年甘肃气候整体朝暖湿化方向发展,升温趋势比降水量增加趋势更显著.空间分析显示近58年甘肃省不同地区气候变化差异非常大,除河西地区外,其他地区降水量均呈减少趋势.甘南高寒湿润区降水量减少幅度最大,气温增幅也最大.(2)由CEEMDAN分析可知,甘肃降水量增加周期为9年左右,减少周期为12年左右.平均气温的升、降周期均为7年左右.最高气温的升高周期为7年左右,降低周期为9年左右.最低气温的升高周期为7年左右,降低周期为5年左右.整体上,甘肃气温变化要比降水变化提前约15年,最低气温变化最早,从1962年开始明显升高,降水变化最晚,从1992年开始明显增加.(3)Hurst指数分析显示,各分区气候变化均具有较强的延续性,未来甘肃省气候变化趋势将与1962-2019年的变化趋势大体一致.(4)通过监测Nino3.4指数与甘肃分区气候变化的关系可知,陇南南部河谷亚热带湿润区、陇南北部暖温带湿润区、陇中南部温带半湿润区、陇中北部温带半干旱区四个分区的年平均降水量和ENSO事件均呈显著负相关关系,负相关系数分别为-0.29,-0.27,-0.29和-0.3,均通过了0.05的信度检验;陇中北部温带半干旱区的最高气温和ENSO事件呈显著正相关关系,正相关系数为0.28,且通过了0.05的信度检验.(5)交叉小波变换和小波相干分析显示,陇中南部温带半湿润区、陇中北部温带半干旱区的降雨量与ENSO的协同变化关系具有较高的一致性.

    气候变化CEEMDAN交叉小波变换法小波相干法

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    云南冬半年极端低温事件与大气环流的关系

    金燕晏红明张茂松马思源...
    1302-1314页
    查看更多>>摘要：利用一种简化的识别方法,对1961-2019年云南冬半年区域性极端低温事件进行了判别和分析,结果表明:近59年来,云南区域性极端低温事件发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现下降趋势,但近10年中,极端低温事件的发生频次、累积影响的站点数有所增长.云南区域性极端低温事件持续天数集中在1～4 d之间,冬半年的11月和3月发生概率较高;云南东部地区发生频率高,怒江以西的狭窄区域发生频率较低;进入20世纪80年代中以后,云南无三个季节均发生极端低温事件的年份;深秋时段极端低温事件出现的频率减少较快,近10年中没有发生.从环流特征分析来看,不同季节影响云南极端低温事件的大气环流有所不同:深秋高层300 hPa在北美大陆有Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"西高东低",850 hPa东北风引导冷平流南下引起云南深秋极端低温事件活跃;冬季的极端低温事件是由300 hPa北大西洋亚速尔群岛上空Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa中纬度东风引导冷平流东进影响;初春,300 hPa东北太平洋Rossby波东传经由斯堪的纳维亚半岛上空至东亚,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa东风与北风共同引导冷平流南下与南支槽在云南相遇,造成春季极寒天气.

    云南冬半年极端低温事件冷平流Rossby波

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    三种土壤导热率模型对中国北方地表温度的模拟

    任余龙李振朝蒋俊霞高晓清...
    1315-1324页
    查看更多>>摘要：为了提高模式CLM4.5(The Community Land Model Version 4.5)对我国北方地表温度的模拟性能,本文利用近30年实况地表温度站点观测资料,开展了Johansen、Côté-Konrad及Lu-Ren三个常用土壤导热率模型对地表温度模拟影响的研究.结果表明,三种导热率方案均能较好地模拟出中国北方地表温度的时空特征,但Lu-Ren方案的模拟误差、均方根误差更小,与实况间的相关性最显著.实况分析表明,近30年来北方地表温度处于快速上升通道中,尤其2003年以来增温趋势更加显著;三种方案均能模拟出这种变化趋势,与实况变化间相关显著,但模拟的增温幅度偏小,其中Lu-Ren方案模拟的变化趋势与实况值最接近.基于Taylor图和降水模拟评估表明,三种方案中Lu-Ren方案模拟效果最好.由此可见,在CLM4.5模式中增加适合我国北方气候模拟的土壤导热率新方案(Lu-Ren方案),提高了CLM模式的模拟效果,促进了该陆面模式的发展.

    CLM4.5模式地表温度土壤导热率数值模拟

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    中国第一代全球陆面再分析(CRA40/Land)气温和降水产品在中国大陆的适用性评估

    王彩霞黄安宁郑鹏刘凯...
    1325-1334页
    查看更多>>摘要：利用中国大陆区域2231个国家气象观测站的月平均气温和降水资料为参照,以欧洲中期天气预报中心的再分析产品ERA5和美国再分析产品CFSR作为对比评估对象,应用三角剖分线性插值方法将格点数据与站点数据进行插值,分别计算了偏差、标准差比值、相关系数、均方根误差和模式技巧,从月平均气温和降水在空间分布及时间变化方面对比评估了中国第一代陆面再分析(CRA40/Land)产品在中国大陆的适用性.评估结果表明:CRA40、ERA5和CFSR资料都能反映出中国大陆区域月平均气温和降水的时空分布特征,同时都表现为东部地区优于西部地区,冬季(1月)优于夏季(7月),三种再分析月平均气温资料的误差基本控制在2℃以内,CRA40和ERA5略优于CFSR.而对于月平均降水,3套再分析资料的误差差异较大,在三套再分析资料中CRA40的误差最小,在中国的适用性最高.

    CRA40ERA5CFSR再分析资料适用性评估,中国

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    BCC-CSM2-MR模式对中国陆面过程模拟能力评估

    谭洁黄安宁史学丽张宇...
    1335-1347页
    查看更多>>摘要：利用BCC-CSM2-MR模式(北京气候中心-气候系统模式第二版本-中等分辨率)参与CMIP6(第六次国际耦合模式比较计划)的历史试验模拟数据,与GLDAS(全球陆地资料同化系统)数据集和站点观测资料进行比较,系统评估了BCC-CSM2-MR模式对中国地区地表温度、上层(0～10 cm)土壤湿度、地表能量平衡分量等陆面变量的模拟能力,并进一步探讨了引起模式偏差的原因.结果表明:模式可以较好地模拟出各陆面变量的空间分布形势及变率,但在强度上还存在不同程度的偏差.与GLDAS数据相比,除对东南地区夏季地表温度有所高估外,模式在全年大部分时间低估了中国大部分区域的地表温度,尤其对青藏高原地区冬春季地表温度的低估显著,进一步误差分析发现,模式对东南地区夏季降水的低估导致了对向下短波辐射的高估,进而造成了对地表温度的高估,而模式对青藏高原地区地表反照率的高估导致了对向下净短波辐射的低估,最终引起了对地表温度的低估,尤其在冬春季更加明显.另外,模式在所有季节均明显低估了东南地区的上层土壤湿度,而高估了青藏高原地区冬春季的上层土壤湿度,这主要由于模式对降水的模拟偏差所致,而模式对青藏高原地区冬春季上层土壤湿度和10 m风速的高估又共同引起了对地表向上潜热通量的高估.

    青藏高原BCC-CSM2-MR模式模式评估陆面过程中国地区

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